Επισκόπηση ηλεκτροχημικών αισθητήρων για όργανα ανίχνευσης αερίων
Ένα σημαντικό μέρος των εύφλεκτων, τοξικών και επιβλαβών αερίων του έχει ηλεκτροχημική δραστηριότητα και μπορεί να οξειδωθεί ή να μειωθεί ηλεκτροχημικά. Χρησιμοποιώντας αυτές τις αντιδράσεις, μπορεί να διακριθεί η σύνθεση του αερίου και να ανιχνευθεί η συγκέντρωση αερίου. Οι ηλεκτροχημικοί αισθητήρες αερίων χωρίζονται σε πολλές υποκατηγορίες:
(1) Η αρχή του αρχικού αισθητήρα αερίου τύπου μπαταρίας (γνωστός επίσης ως αισθητήρας αερίου τύπου μπαταρίας Cavani, αισθητήρας αερίου τύπου κυψελών καυσίμου ή αισθητήρας αερίου τύπου κυψέλης αυθόρμητης λειτουργίας) είναι η ίδια με την ξηρή μπαταρία που χρησιμοποιούμε, εκτός από το ότι το ηλεκτρόδιο μαγγανίου άνθρακα της μπαταρίας αντικαθίσταται από ένα ηλεκτρόδιο αερίου. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα έναν αισθητήρα οξυγόνου, το οξυγόνο μειώνεται στην κάθοδο και τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσω ενός αμπερόμετρου προς την άνοδο, όπου το μέταλλο μολύβδου οξειδώνεται. Το μέγεθος του ρεύματος σχετίζεται άμεσα με τη συγκέντρωση του οξυγόνου. Αυτός ο τύπος αισθητήρα μπορεί να ανιχνεύσει αποτελεσματικά το οξυγόνο, το διοξείδιο του θείου, το αέριο χλώριο κ.λπ.
(2) Αισθητήρας αερίου τύπου ηλεκτρολυτικής κυψέλης σταθερού δυναμικού, ο οποίος είναι πολύ αποτελεσματικός για την ανίχνευση αναγωγικών αερίων. Η αρχή του είναι διαφορετική από τον αρχικό αισθητήρα τύπου μπαταρίας και η ηλεκτροχημική του αντίδραση λαμβάνει χώρα υπό τη δύναμη του ρεύματος. Είναι ένας πραγματικός αισθητήρας ανάλυσης Coulomb. Αυτός ο τύπος αισθητήρα έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία στην ανίχνευση αερίων όπως μονοξείδιο του άνθρακα, υδρόθειο, υδρογόνο, αμμωνία, υδραζίνη κ.λπ. Αυτή τη στιγμή είναι ο κύριος αισθητήρας για την ανίχνευση τοξικών και επιβλαβών αερίων.
(3) Ο αισθητήρας αερίου τύπου μπαταρίας συγκέντρωσης, με ηλεκτροχημικά ενεργό αέριο και στις δύο πλευρές του ηλεκτροχημικού στοιχείου, θα σχηματίσει αυθόρμητα μια ηλεκτροκινητική δύναμη συγκέντρωσης και το μέγεθος της ηλεκτροκινητικής δύναμης σχετίζεται με τη συγκέντρωση του αερίου. Επιτυχημένα παραδείγματα τέτοιων αισθητήρων είναι οι αισθητήρες οξυγόνου για αυτοκίνητα και οι αισθητήρες διοξειδίου του άνθρακα τύπου στερεού ηλεκτρολύτη.
(4) Ο αισθητήρας αερίου ακραίου ρεύματος είναι ένας τύπος αισθητήρα που μετρά τη συγκέντρωση οξυγόνου. Χρησιμοποιεί την αρχή ότι το ακραίο ρεύμα στο ηλεκτροχημικό στοιχείο σχετίζεται με τη συγκέντρωση του φορέα για να παρασκευάσει έναν αισθητήρα συγκέντρωσης οξυγόνου (αερίου), ο οποίος χρησιμοποιείται για ανίχνευση οξυγόνου στα αυτοκίνητα και ανίχνευση συγκέντρωσης οξυγόνου σε λιωμένο χάλυβα.
